JP2005158694A - Wafer-based ion trap - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオントラップおよびイオントラップを作製する方法に関する。 The present invention relates to an ion trap and a method for manufacturing the ion trap.
従来のイオントラップは、イオン化粒子の蓄積およびその質量(M)対電荷(Q)比による蓄積されたイオン化粒子の分離を可能にする。イオン化粒子の蓄積は、粒子がイオントラップ内の安定した軌道に沿って伝播するように、時間変化する電圧をイオントラップに印加することを伴う。イオン化粒子の分離は通常、蓄積された粒子がそのM/Q比によって選択的に押し出されるように、時間変化するさらなる電圧をトラップに印加することを伴う。粒子をそのM/Q比に応じて押し出す能力があるため、イオントラップを質量分析計として使用することができる。 Conventional ion traps allow the accumulation of ionized particles and the separation of the accumulated ionized particles by their mass (M) to charge (Q) ratio. Accumulation of ionized particles involves applying a time-varying voltage to the ion trap so that the particles propagate along a stable trajectory in the ion trap. Separation of ionized particles typically involves applying an additional time-varying voltage to the trap so that the accumulated particles are selectively pushed out by their M / Q ratio. The ion trap can be used as a mass spectrometer because of its ability to push particles according to their M / Q ratio.
例示的なイオントラップは、たとえば、その全体が参照によって本明細書に組み込まれている、W.Paul他に対して1960年6月7日に発行された米国特許第2,939,952号に記載されている。 Exemplary ion traps are described, for example, in W. W., which is incorporated herein by reference in its entirety. U.S. Pat. No. 2,939,952, issued June 7, 1960 to Paul et al.
図1は、軸方向に対称の空洞18を有するある型の4重極イオントラップ10を示す。イオントラップ10は、金属製の上部および下部の端部キャップ電極12、13、ならびに、端部キャップ電極12、13の間にある金属製の中央リング電極14を含む。電極12〜14の内面15〜17上の点は、横半径座標「r」および軸座標「z」を有する。これらの座標は、双曲線方程式、すなわち、中央リング形状電極14に対して、r2/r0 2−z2/z0 2=+1、端部キャップ電極12、13に対して、r2/r0 2−z2/z0 2=−1を満たす。ここで、2r0および2z0は、内面15〜17によって形成されるトラップ用空洞18の最小横直径および最小垂直高さである。典型的なトラップ用空洞18は、(r0/z0)2≒2を満たす形状比r0/z0を有するが、比は、電極12〜14の有限サイズを補償するようにより小さい場合がある。典型的な空洞18は、約0.707センチメートル(cm)と約1.0cmのおよその範囲にあるr0の値によって記述されるサイズを有する。
FIG. 1 shows one type of
上述した電極および空洞の形状の場合、電極12〜14は、トラップ用空洞18内で4重極分布を有する電界を生成する。こうした電界を生成する1つの方法は、端部キャップ電極12、13を接地すること、および、中央リング形状電極14に無線周波数(RF)電圧を印加することを伴う。4重極分布を有するRF電界において、小さなQ/M比を有するイオン化粒子は、安定した軌道に沿って伝播するであろう。トラップ用空洞18に粒子を蓄積するために、空洞18は、上述したように電圧バイアスを印加され、粒子がイオン化し、その後、粒子は、上部端部キャップ電極12の入口ポート19を介してトラップ用空洞18内に導入される。イオン化粒子の導入中、トラップ用空洞18は、ヘリウム(He)ガスの低い背圧、たとえば、約10−3トルになるように維持される。その後、背景He原子とイオン化粒子間の衝突が、粒子運動量を低下させ、それによって、こうした粒子がトラップ用空洞18の中央領域内にトラップされるのを可能にする。トラップされた粒子を空洞18から押し出すために、低いRF電圧が下部の端部キャップ13に印加されてもよく、その間に、低い電圧を徐々に増加させ、それによって、蓄積された粒子が、そのM/Q比によって選択的に出口オリフィス20を通って押し出される。
In the case of the electrode and cavity shapes described above, the electrodes 12-14 generate an electric field having a quadrupole distribution within the trapping cavity 18. One method of generating such an electric field involves grounding the
4重極イオントラップ10の場合、金属の母材(base piece)から双曲線形状電極12〜14を作製するのに機械加工技法が利用できる。残念ながら、双曲線形状の内面15〜17が必要なため、こうした機械加工技法は複雑で費用がかかる場合が多い。こうした理由で、他の型のイオントラップが望ましい。
In the case of the
第2の型のイオントラップは、直立で円形の円筒形状を有するトラップ用空洞を有する。このトラップ用空洞はまた、2つの端部キャップ電極および端部キャップ電極の間にある中央リング形状電極の内面によって形成される。ここで、端部キャップ電極は平坦な円板形状内面を有し、リング形状電極は円形の円筒内面を有する。こうしたトラップ空洞の場合、2つの端部キャップ電極を接地しながら、中央リング形状電極に電圧を印加することによって、真の4重極分布を有さない電界が生ずるであろう。それでも、トラップ用空洞の高さ対直径比を適当に選ぶことによって、生じた電界分布に対するより極数の多い多重極の寄与の大きさが減るであろう。特に、高さ対直径比が約0.83と1.00の間にある場合、電界分布に対する8重極の寄与は小さく、たとえば、比が約0.897の場合、この寄与は消える。こうした値の形状比の場合、より極数の多い多重極の寄与の効果は、空洞がイオン化粒子をトラップし蓄積できるように十分に小さい場合が多い。 The second type of ion trap has a trapping cavity having an upright and circular cylindrical shape. This trapping cavity is also formed by the inner surface of the two end cap electrodes and the central ring-shaped electrode between the end cap electrodes. Here, the end cap electrode has a flat disk-shaped inner surface, and the ring-shaped electrode has a circular cylindrical inner surface. For such a trap cavity, applying a voltage to the central ring-shaped electrode while grounding the two end cap electrodes will result in an electric field that does not have a true quadrupole distribution. Nevertheless, by properly selecting the trapping cavity height-to-diameter ratio, the contribution of the higher number of multipoles to the resulting electric field distribution will be reduced. In particular, if the height to diameter ratio is between about 0.83 and 1.00, the octupole contribution to the electric field distribution is small, for example, if the ratio is about 0.897, this contribution disappears. For these values of shape ratio, the effect of multipole contribution with a higher number of poles is often small enough that the cavity can trap and accumulate ionized particles.
この第2の型のイオントラップの場合、金属母材から電極を作製するのに標準的な機械加工技法が利用できる。それは、電極が、図1の電極12〜14の複雑な双曲線面より単純な面を有するからである。こうした理由で、この第2の型のイオントラップの作製は一般に、その電極が双曲線形状の内面を有する4重極イオントラップの作製に比べて、複雑でなく、高価でない。
種々の実施形態は、そのトラップ用空洞が薄層構造内にある4重極イオントラップ用のモノリシック構造を提供する。それぞれの薄層構造は、大幅に厚みの厚いウェハの前面上にある。このように、イオントラップは、ウェハの幅より著しく小さい長さ寸法(linear dimension)を有する。ウェハは、その中に小さなイオントラップがある薄膜構造に対して頑丈な支持部を提供することができるように実質上厚みが厚い。集積回路作製技法を用いて安価に新しい構造を作製する方法が存在する。 Various embodiments provide a monolithic structure for a quadrupole ion trap whose trapping cavity is in a thin layer structure. Each thin layer structure is on the front side of a significantly thicker wafer. Thus, the ion trap has a linear dimension that is significantly smaller than the width of the wafer. The wafer is substantially thick so that it can provide a robust support for thin film structures with small ion traps therein. There are methods for fabricating new structures at low cost using integrated circuit fabrication techniques.
一実施形態はイオントラップ用の装置を特徴とする。装置は、前面および背面を有する半導体または絶縁体ウェハと、前記前面を覆って形成された、導電層および絶縁層の交互のシーケンスと、下部導電層とを含む。シーケンスは、上部および中央導電層を含み、中央導電層が、上部導電層よりウェハに近い。中央導電層は、中央導電層の幅を横断するほぼ直立した円筒空洞を含む。上部および下部導電層は、空洞のそれぞれの第1および第2の端部を覆う。上部導電層は、空洞に対する第1アクセス・ポートを形成する穴を含む。ウェハは、ウェハの幅を貫通するバイアを含む。バイアは、ウェハの背面を介して、空洞への別のアクセスを可能にする。ウェハは、層のシーケンスより大幅に厚みが厚い。 One embodiment features an apparatus for an ion trap. The apparatus includes a semiconductor or insulator wafer having a front surface and a back surface, an alternating sequence of conductive and insulating layers formed over the front surface, and a lower conductive layer. The sequence includes an upper and a central conductive layer, the central conductive layer being closer to the wafer than the upper conductive layer. The central conductive layer includes a generally upright cylindrical cavity that traverses the width of the central conductive layer. The upper and lower conductive layers cover the first and second ends of the cavity, respectively. The upper conductive layer includes a hole that forms a first access port for the cavity. The wafer includes vias that penetrate the width of the wafer. Vias allow another access to the cavity through the backside of the wafer. The wafer is significantly thicker than the layer sequence.
別の実施形態はイオントラップを作製する方法を特徴とする。方法は、ウェハの平坦前面上に導電層および絶縁層の交互のシーケンスを形成すること、前記シーケンスの1つの導電層を貫通する直立の円筒空洞をエッチングし、それによって、イオントラップの中央電極を作成することを含む。方法は、前記中央電極を覆って別の導電層を形成すること、前記イオントラップの第1端部キャップ電極を作成するように前記別の導電層を貫通する穴をエッチングすることを含む。穴は前記空洞に対するアクセス・ポートを形成する。方法はまた、前記イオントラップ用の第2端部キャップ電極へのアクセスを可能にするバイアを作成するように、前記ウェハの背面を通してエッチングすることを含む。第2端部キャップ電極は、シーケンスの別の導電層およびウェハの導電領域のうちの1つを含む。
いくつかの図において、特徴部の寸法は、特徴部をより明確に示すために拡大または縮小された。
図および明細書において、同じ参照番号は同様な機能または特性を有する部分を示す。
Another embodiment features a method of making an ion trap. The method forms an alternating sequence of conductive and insulating layers on the flat front side of the wafer, etches an upright cylindrical cavity through one conductive layer of the sequence, thereby forming the central electrode of the ion trap. Including creating. The method includes forming another conductive layer over the central electrode and etching a hole through the another conductive layer to create a first end cap electrode of the ion trap. The hole forms an access port for the cavity. The method also includes etching through the backside of the wafer to create a via that allows access to the second end cap electrode for the ion trap. The second end cap electrode includes one of the other conductive layers in the sequence and the conductive region of the wafer.
In some figures, the dimensions of the features have been enlarged or reduced to show the features more clearly.
In the drawings and specification, the same reference numerals indicate parts having similar functions or properties.
図2Aおよび図2Bは、4重極イオントラップのアレイ用のモノリシック構造22を示す。モノリシック構造22は、半導体または絶縁体のウェハ23、たとえば、シリコン・ウェハまたはシリカガラス・ウェハを含む。明確にするために、モノリシック構造22の中央の地点は、間隙Gで示すように、図2Aでは省略された。
2A and 2B show a
モノリシック構造22は、ウェハ23の前面上の薄層構造21を含む。薄層構造21は、導電層24〜26および比較的薄い絶縁層28〜30の交互のシーケンスを含む。導電層24〜26についての例示的な材料は、金属、高濃度にドープした(heavily doped)半導体、導電性ケイ素化合物、およびこれらの材料の組み合わせである。例示的な導電層24〜26は、約0.2μmと数μmの間の厚みを有する。しばしば、イオントラップの高さを決める中央導電層25は厚く、上部および下部導電層24、26は比較的はるかに薄い。絶縁層28〜30は、互いから、また、ウェハ23から導電層24〜26を電気的に絶縁する。絶縁層28〜30についての例示的な材料は、無機窒化物または酸化物および高分子化合物絶縁体である。例示的な絶縁層28〜30は、0.1μm未満の厚みを有する。例示的な薄層構造21は、ウェハ基材23の厚みDより約10分の1以下の厚みdを有する。ウェハ23は、薄層構造21より大幅に厚い、すなわち、薄層構造21の厚みの少なくとも数倍である厚みを有する。大幅に厚い形態によって、ウェハ23が、全モノリシック構造22に対する物理的な操作上の支持を提供することを可能にする。シリコン(Si)ウェハ上の例示的な薄層構造21は、20マイクロメートル(μm)以下、好ましくは、5μm以下の厚みを有し、一方、例示的なSiウェハ23は通常、250μmを超える厚みを有する。
The
モノリシック構造22において、薄層構造21は、4重極イオントラップのアレイを含む。イオントラップは、上部、中央、および下部導電層24〜26の部分によってそれぞれ形成される上部、中央、および下部端部キャップ電極32〜34を有する。中央電極33は、イオントラップの空洞36である直立の円筒穴を含む。上部および下部電極32、33はそれぞれ、イオンを直立の円筒トラップ用空洞36内に導入し、イオンを直立の円筒トラップ用空洞36から追い出す円筒ポート37、38を含むか、またはその逆である。トラップ用空洞36は、導電層25に対して横に向いている中央軸を有する。
In the
本明細書において、直立の円筒空洞は、直線セグメント上の点が、セグメントを曲線面に対して垂直に保ちながら閉曲線を描く(trace out)時に、直線セグメントによって掃引される(sweep out)表面を有する。図2Cは、例示的な直立の円筒空洞の断面形状、すなわち、円形C、楕円形O、四角形S、および切れた双曲線Hに関連する形状を示す。種々の実施形態において、トラップ用空洞36は、これらの断面形状または他の形状のうちの1つを有する場合がある。ほぼ直立の円筒形状を有する空洞は、標準的なマスク制御された異方性ドライ・エッチング技法によって作成されることができる。
As used herein, an upright cylindrical cavity refers to a surface that is swept out by a straight segment when a point on the straight segment traces out a closed curve while keeping the segment perpendicular to the curved surface. Have. FIG. 2C shows an exemplary upright cylindrical cavity cross-sectional shape, ie, the shape associated with a circle C, an ellipse O, a square S, and a cut hyperbola H. In various embodiments, the trapping
導電層24〜26は、電極32〜34のそれぞれに個々のバイアス電圧を印加するための電気接点(図示せず)を含む。電気接点は、個別に個々のイオントラップの電極24〜26に接続されるか、または、並列に個々のイオントラップの等価電極24〜26に接続される。 Conductive layers 24-26 include electrical contacts (not shown) for applying individual bias voltages to each of electrodes 32-34. The electrical contacts are individually connected to the individual ion trap electrodes 24-26 or are connected in parallel to the individual ion trap equivalent electrodes 24-26.
それぞれのトラップ用空洞36について、1つまたは複数の入口ポート37は、モノリシック構造22の前側に開き(open out)、1つまたは複数の入口ポート38は、モノリシック構造22の裏側に開く。トラップ用空洞36ごとに1つの入口ポート37および1つの出口ポート38を有する実施形態において、ポートの直径は、関連するトラップ用空洞36の直径の2分の1未満であり、それによって、ポート37、38は、トラップ用空洞36の近似の4重極電界分布を大幅には(substantially)変形しない。
For each trapping
モノリシック構造22において、トラップ用空洞36の高さは、薄層構造21の幅未満である。この幅は通常、支持用ウェハ23の幅の10分の1以下であり、空洞36の高さは、ウェハ23の幅の10分の1以下である。すなわち、トラップ用空洞36は非常に小さい。ウェハ23は、薄層構造21より大幅に厚い、たとえば、10倍厚くなければならず、それによって、ウェハ23は、小さなイオントラップのアレイに対して頑丈な物理的支持を提供する。それでも、出口ポート38は、こうした厚いウェハ23の裏側を通してアクセス可能でなければならない。これらの2つの必要性に対処するために、モノリシック構造22は、厚いウェハ23の幅全体を横断し、ウェハ23の背面を通して出口ポート38に物理的なアクセスを可能にする深いバイア39を含む。深いバイア39の側壁は通常、こうした深いバイア39を作成するのに用いられる深いエッチング(etch)プロセスの繰り返し工程を示す規則正しい一連の隆起様のバンプ40を有する。
In the
モノリシック構造22の4重極イオントラップの動作は、従来の4重極イオントラップの動作と同じである。イオントラップに分子を蓄積することは、分子を電子と衝突させながら(イオン化を引き起こす)、入口ポート37の方へ分子流を放出する(project)ことによって、トラップ用空洞36内にイオン化分子を導入することを含む。その後、イオン化分子は、ポート37を介してトラップ用空洞36に入る。分子を蓄積することはまた、イオン化粒子がトラップ用空洞36内に導入される時にそれぞれのトラップ用空洞36にトラップ用RF電界が存在するように、RF電圧を中央電極33に印加しながら、端部キャップ電極32および34を接地することを含む。それぞれのトラップ用空洞36は、空洞内のトラップ用電界が4重極電界分布に対して確実に良好に近似させる形状を有する。その高さ対直径比が、約0.83から約1.0の範囲にあり、好ましくは、ほぼ0.897に等しい直立の円形の円筒トラップ用空洞36の場合、上述の電圧バイアス方式は通常、その分布がトラップ用空洞36の4重極分布の電界を良好に近似する電界を生成する。分子を蓄積することはまた、イオン化粒子が空洞内に導入されている間に、トラップ用空洞36においてヘリウム(He)の低圧を、たとえば、10−3トル圧を維持することを含む。ガスのHe原子は、導入されたイオン化分子と衝突し、それによって、分子がトラップ用空洞36の中央領域にトラップされることができるように分子の運動量を減らす。イオン化分子をトラップ用空洞36から押し出すことは、出口ポート38を介してトラップされたイオンを共振により押し出すために、中央電極をバイアスするRF電圧の振幅を増加させること、および/または、下部端部キャップ電極34に、より小さなRF電圧を印加することを含む。
The operation of the quadrupole ion trap of the
モノリシック構造22の種々の実施形態は、従来のイオントラップに比べていくつかの利点を提供する。1番目に、トラップ用空洞36は一般に小さく、そのことは、動作中のバイアス用電圧が通常低いことを意味する。この理由で、モノリシック構造22のイオントラップは通常、動作中により低いレートで電気エネルギーを消費する。2番目に、イオントラップの小さなサイズが、もしかするとモノリシック構造22を新しい型のデバイス、たとえば、手持ち式質量分析計に組み込むのに役立つ場合がある。3番目に、モノリシック構造22の実施形態の中には、多数のイオントラップを組み込むものもある。イオントラップは通常、トラップ用空洞の中央部分にイオンを蓄積するだけであるため、こうした大きなアレイの中には、従来の単一イオントラップより高い表面密度でイオンを蓄積しなければならないものもある。より高い表面密度の蓄積によって、より高い感度および/または質量掃引速度を有する質量分析計の作成が可能になる。
Various embodiments of the
図3は、1つまたは複数のイオントラップ用の薄層構造を含むモノリシック構造を作製するための、かつ/または、比較的厚いウェハ、たとえば、図2Aおよび図2Bの構造22を支持するための方法41を示す。最終の作製された構造において、それぞれのイオントラップは、中央電極が端部キャップ電極間にあるような、2つの端部キャップ電極と1つの中央電極によって形成されるトラップ用空洞を有する。
FIG. 3 illustrates a monolithic structure including a thin layer structure for one or more ion traps and / or to support a relatively thick wafer, eg, the
方法41は、絶縁体または半導体のウェハの平坦前面上に導電層と絶縁層の交互のシーケンスを形成すること(工程42)を含む。シーケンスにおいて、1つまたは複数の絶縁層は、1つまたは複数の導電層より大幅に薄い。絶縁層は、1つまたは複数の導電層を互いから電気的に絶縁させることを可能にし、また、1つまたは複数の導電層を、ウェハの下地導電面領域から絶縁させることができる。1つまたは複数の導電層を形成することは、金属を蒸着−堆積させること、ドープした半導体を化学気相堆積(CVD)させること、および/または、導電性ケイ素化合物を堆積させることを含む。シーケンスが単一の導電層を含む場合、シーケンスを形成することはまた、最初に、たとえば、シリコン・ウェハの表面部分を埋め込み(implant)ドープすることによって、ウェハ上に導電面領域を形成すること、次に、埋め込まれたドーパント原子を活性化させるために、ウェハをアニールすることを含む。1つまたは複数の絶縁層を形成することは、酸化物または窒化物を化学気相堆積させることか、あるいは、高分子化合物前駆体の層をスピン・コーティングし、硬化させることを含む。
The
方法41は、イオントラップの中央電極を作成するために、シーケンスの少なくとも1つの導電層を通して、直立の円筒空洞をドライ・エッチングすること(工程43)を含む。中央電極は、単一の導電層または2以上の隣接する導電層を含んでよい。シーケンスの下地導電層またはウェハの導電面領域のいずれかが、空洞の下部端部キャップ電極を形成する。
The
方法41は、中央電極を覆って上部導電層を形成すること(工程44)を含む。上部導電層を形成することは、先の工程42で述べた導電層を形成するためのプロセスのうちの1つのプロセスを行うことを伴う。下地層のシーケンスが上部絶縁層を含まない場合、別の堆積によって、その後形成される上部導電層をイオントラップの下地中央電極から電気的に絶縁することを可能にするような層を作成する。上部導電層ならびに導電層および絶縁層の下地のシーケンスは共に、最終のイオントラップのトラップ用空洞を含むであろう薄層構造を形成する。
上部導電層を形成する前に、方法41は、中央電極の空洞を充填し、前記空洞の上部端を覆って平坦上部面を作成する犠牲材料層を形成することを含んでよい。犠牲材料層を形成する例示的な工程は、犠牲材料上に平坦上部面を作成するために、犠牲材料を堆積させること、次に、化学的機械的研磨(CMP)工程を行うことを含む。平坦上部面は、後続の堆積工程が、上部導電層用の平坦下部面、すなわち、直立の円筒トラップ用空洞の端部キャップ電極に適切な表面を作成することを可能にする。上部導電電極を形成した後、別のエッチングが、トラップ用空洞から犠牲材料を除去するであろう。
Prior to forming the top conductive layer, the
本明細書において、犠牲材料は、後続の作製工程において構造上の支持を提供するために、中間構造に付加され、その後、最終の構造が完成する前にほぼ除去される材料のことを言う。 As used herein, sacrificial material refers to a material that is added to an intermediate structure to provide structural support in subsequent fabrication steps, and is then substantially removed before the final structure is completed.
方法41は、イオントラップ用の上部端部キャップ電極の作製を完了するために、上部導電層を通して穴をドライ・エッチングすること(工程45)を含む。エッチングされた穴は、直立の円筒空洞、すなわち、トラップ用空洞への1つのアクセス・ポートを形成する。
方法41はまた、トラップの下部端部キャップ電極への物理的アクセスを提供する深いバイアを作るために、ウェハの背面を通して深いエッチングを行うこと(工程46)を含む。深いバイアは、第2ポート、すなわち、下部端部キャップ電極にあるポートをトラップ用空洞に露出させるように整列させられる。深いバイアの横の長さは、厚いウェハによって提供される構造的な操作上の支持を犠牲にしないように制限される。深いエッチングを行うことは、結果として得られるバイアが、ウェハの全体の厚みまたはほとんど全体の厚みを横切るまで、マスク制御された一連の、たとえば2〜3μmの深さを有する浅いプラズマ・エッチングおよび高分子化合物堆積を交互に行うことを含む。深いエッチングは、ほぼ垂直の壁を有する背面バイアを形成し、通常、イオントラップの下部電極の部分を露出させる。深いバイアの側壁は、深いバイアを作成するのに用いられた一連の繰り返されたエッチングおよび高分子化合物堆積工程を示す規則正しい一連の隆起様のバンプを有するであろう。ウェハの深いエッチングを行う例示的な方法は、F.Laermer他に対して1996年3月26日に発行された米国特許第5,501,893号(‘893号特許)に記載されており、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
図4は、4重極イオントラップのアレイを組み込む質量分析計2の実施形態を示す。質量分析計2は、真空ポンプ3、噴霧器(sprayer)4、図2Aおよび図2Bのモノリシック構造22、電子銃5、真空容器6、可変電圧源7、イオン検出器8、およびコンピュータ9を含む。噴霧器4は、イオントラップ内へ蓄積するために、モノリシック構造22の上部面に分子を噴射させる。電子銃5は、イオン化を引き起こすために、噴霧された分子を電子と衝突させる。噴霧器4および電子銃5は、イオン化分子の一部がモノリシック構造22のトラップ用空洞36への入口ポート37に入るように構成される。真空ポンプ3および容器6は、イオントラップ内、および、連結した入口および出口ポート37、38の付近の圧力を、たとえば10−3トル以下の低圧に維持する。可変電圧源7は、イオン化分子を蓄積し、かつ/または、選択されたQ/M比で蓄積されたイオン化分子を押し出すために、モノリシック構造22のトラップ電極を適切にバイアスする。イオン検出器8は、モノリシック構造22の後ろ側に隣接してあり、モノリシック構造22の異なる出口ポート38からのイオンが、イオン検出器8の個々のセグメントで検出されるように空間的に分けられる。コンピュータ9は、ポンプ3、噴霧器4、電子銃5、および可変電圧源6を動作させ、イオン計数データをイオン検出器7から受け取り、そのデータを用いて、検出されたイオン化粒子についてのQ/M比および束を求める。
FIG. 4 shows an embodiment of a mass spectrometer 2 that incorporates an array of quadrupole ion traps. The mass spectrometer 2 includes a vacuum pump 3, a sprayer 4, the
質量分析計2の種々の実施形態は、質量スペクトルを分析するのに有利な方法を提供する。実施形態の中には、モノリシック構造22の複数のイオントラップが等価な電圧バイアスを有するバルク・モードによって質量分析を行うものもある。バルク・モードにおいて、複数のイオントラップは、同じQ/M比で、同時に蓄積する、かつ/または、押し出す。こうして等価的に動作するイオントラップが存在することによって、たとえば、質量分析計2の全体の感度が増加し、単一のイオントラップのみを用いる等価な質量分析計より高速なスペクトル分析が可能になる。実施形態の中には、等価でない電圧バイアスがモノリシック構造22の異なるイオントラップに印加される並列モードによって前記質量分析を行うものもある。並列モードにおいて、異なるイオントラップは、異なるQ/M比でイオンを蓄積する、かつ/または、押し出す。このことによって、モノリシック構造22の異なるイオントラップが、QMスペクトルの個々の部分を分析すること、すなわち、並列スペクトル分析が可能になる。並列モードによって、分析されているサンプル・ガスの質量スペクトルのより高速な掃引が可能になる。
Various embodiments of the mass spectrometer 2 provide an advantageous method for analyzing mass spectra. In some embodiments, mass analysis is performed in a bulk mode in which multiple ion traps of the
図5は、図3の方法41による微小イオントラップのアレイを有するモノリシック構造22’を作製するための例示的な方法50を示す。方法50は、シリコン(Si)支持ウェハ23のそれぞれ前面および背面から、第1および第2のシーケンスの工程I、IIを行うことを含む。工程は、図6〜13の構造71〜77、22’を作成する。図6〜13において、間隙「G」は、明確にするために省略された構造71〜77、22’の部分を示す。
Siウェハ23の前面から、方法50は、以下のシーケンスの作製工程を行うことを含む。
FIG. 5 illustrates an
From the front side of the
最初に、一連のウェハ23上への層の堆積および一連のドライ・エッチングによって、層のシーケンスを含む図6の構造71が作成される(工程51)。シーケンスは、導電性Al層90およびAl層90を囲む比較的薄い絶縁層91〜92を含む。Al層90の横部分は、最終イオントラップの下部端部キャップ電極を形成するであろう。Al層90は、イオントラップの出口ポートになるであろう円形穴93および下部端部キャップ電極用の電気接点94を含む。ウェハ23は、約750μmの初期厚みを有する標準的なSiウェハである。
Initially, the
構造71を作るために、一連の層の堆積は、SiO2層91を約0.2μmの厚みまで堆積すること、アルミニウム(Al)層90を約0.3μmの厚みまで堆積すること、および、SiO2層92を約0.1μmの厚みまで堆積することを含む。SiO2層91、92についての堆積は、約250℃〜400℃で行われるプラズマ強化(enhanced)化学気相堆積(PECVD)である。Al層90についての堆積は、物理気相堆積(PVD)、20℃〜250℃でのスパッタ堆積、または、蒸着―堆積である。
To create the
構造71を作るために、一連のドライ・エッチングは、フォトレジスト・マスク89によって制御され、酸化物上で停止する反応性(reactive)イオン(RIE)プラズマ・エッチングおよびSiO2層91の残存する露出部分を除去する2回目のRIEプラズマ・エッチングを含む。マスク89の部分は、出口ポート93および電極接点94を画定する。通常の出口ポート93は約0.33μmの直径を有する。ドライ・エッチング後に、従来のプラズマまたはウェット・ストリップがフォトレジスト・マスク89を除去する。
To make
次に、構造71上における一連の堆積によって、図7の構造72に示すように、イオントラップの中央電極用の第2の導電性Al層95および上部絶縁層96が形成される(工程52)。層95および96を形成するために、最初に、堆積によって、構造71上で約1.0μmの厚みを有するAl層95が形成される。次に、第2の堆積によって、Al層95上に約0.1μmのSiO2層またはシリコン窒化物を堆積させることによって、絶縁層96が形成される。Alおよび絶縁体の堆積は、先の工程51に関してすでに論じたタイプのプロセスを伴う。
Next, a second
次に、構造72上でのエッチングのシーケンスによって、図8の構造73に示すように、イオントラップの中央電極が完成し、下部電極の出口ポート93および電気接点94が再形成される(工程53)。中央電極は、出口ポート93のうちの対応する1つの上で整列する円形の円筒空洞を有する。空洞97は約1μmの直径を有する。エッチングのシーケンスは、構造72上へフォトレジスト・マスク98をリソグラフィ的に形成すること、上部絶縁層96の露出部分をRIEプラズマ・エッチングにより除去すること、マスク98またはSiO2層92のいずれかによって保護されていないAl層95および90の部分をRIEプラズマ・エッチングにより除去すること、および、次に、SiO2層92の残存する露出部分をRIEエッチングにより除去することを含む。RIEプラズマ・エッチングは、トラップ用空洞97および中央電極の電気接点99を形成し、対応する下部端部キャップ電極の出口ポート93および電気接点94を再形成する。エッチングのシーケンスはまた、フォトレジスト・マスク98をプラズマ・ストリップすることを含む。
Next, the etching sequence on the
次に、堆積によって、図9の構造74に示すように、構造73上に犠牲アモルファス・シリコンの層100が生成される(工程54)。犠牲アモルファス・シリコンは、中央電極のトラップ用空洞97を充填する。堆積は、250℃〜400℃でのSiのPECVD、20℃〜250℃でのSiのスパッタリング堆積、または、Siの蒸着−堆積を行うことを含む。堆積後、構造74の上部面101は、アモルファス・シリコンがその上に堆積された構造73の簡単でない地形のために平坦ではない。
Next, a layer of sacrificial
次に、犠牲材料の上部面101のCMPによって、滑らかで平坦な上部面、すなわち、上部端部キャプ電極を作製するための土台として適当な表面を有する構造が生成される(工程55)。CMPは、犠牲アモルファス・シリコンを選択的に除去する化学薬品を使用する。このため、CMPは、絶縁層96の平坦面上で停止し、それによって、最終構造において平坦な上部面が生成される。
Next, CMP of the
次に、最後に述べた構造上への堆積によって、図10の構造75に示すように、上部端部キャップ電極用の第3導電性Al層102が形成される(工程56)。堆積は、Al層102を約0.3μmの厚みまで生成するために、工程51のAl堆積技法の1つを使用する。堆積されたAl層102は、犠材料を堆積すること、および、CMPを行うことによって生成されたベース面が平坦なために、平坦な下部面を有する。
Next, a third
この時点で、Al層102は一般に、反射性が高く、したがって、下にある任意の光学位置合わせマークをおおい隠す。一般に、こうした位置合わせマークの1つまたは複数のセットが、エッチングおよび/または堆積プロセスによって、層90〜92、95〜96の未使用部分の上に、かつ/または、基材23内に形成されてきた。位置合わせマークは、構造75を作製するのに用いるマスクを光学的に位置合わせするのに役立つ。前記位置合わせマークを再露光するために、位置合わせマークが以前に形成された全体エリアにわたって堆積されたAl層102に対してドライ・エッチングが行われる。再露光された位置合わせマークは、後続の前側および後ろ側のドライ・エッチングのマスクを位置合わせするための、光学的基準点を提供するであろう。
At this point, the
次に、構造75上での2工程の一連のエッチングによって、図11の構造76に示すように、上部端部キャップ電極が完成する(工程57)。第1の工程の一連のエッチングは、トラップ用空洞97用の入口ポート104および上部端部キャップ電極用接触電極105を作成するためにA1層102のマスク制御ドライ・エッチングを実行することを伴う。入口ポート104は、その直径が、対応するトラップ用空洞97の直径の0.5倍未満である円筒の穴である。約1.0μmの直径を有する例示的なトラップ用空洞97の場合、例示的な入口ポート104は約0.33μm以下の直径を有する。以前に形成された位置合わせマークによってドライ・エッチングを制御する、フォトレジスト・マスク103をリソグラフィ的に作製するのに用いられる接触マスク(図示せず)の光学的位置合わせが可能になる。ドライ・エッチングは、下地SiO2層96上でかつ犠牲アモルファス・シリコン上で停止し、それによって、Al上部端部キャップ電極が完成する。構造75の最初のAl層102が平坦な下部面を有しているため、最終のAl上部端部キャップ電極は平坦な下部面を有する。Alについての適当なドライ・エッチングは先の工程51に関してすでに述べた。第2の工程の一連のエッチングは、SiO2層96の露出部分を除去するために、ドライ・エッチングを行うことを伴う。この第2のドライ・エッチングは、下地SiO2層95上でかつ犠牲アモルファス・シリコン上で停止する。第2のドライ・エッチングは電気接点98の上部面を露出させる。SiO2についての適当なドライ・エッチングは工程51に関してすでに述べた。2回のドライ・エッチング後、従来のストリップがフォトレジスト・マスクを除去する。
Next, the upper end cap electrode is completed by a series of two-step etching on the
最後に、プラズマ強化CVDによって、薄層構造の上部面を覆って約0.2μmの厚みを有するSi層106が形成される(工程58)。Si層106は、ウェハ23の後ろ側から工程のシーケンスを行うことに対応する操作の間、薄層構造21を物理的に保護する。代替の実施形態は、Siではなく、フォトレジストの保護層106を形成してもよい。
Finally, the
Siウェハ23の前面からの工程のシーケンスによって、トラップの電極の作製が完了する。作製された端部キャップ電極および対応する中央電極は、イオントラップ用の円形の円筒空洞97を形成する。トラップ用空洞97は、層構造21の厚みより小さい高さhを有する。ある実施形態においては、トラップ用空洞97は、直立の円形の円筒形状を有し、約0.83と1.00の範囲の、好ましくは約0.897の高さ対直径比を有するように構成され、それによって、電界分布に対する8極の寄与は、イオントラップの動作中は小さい。
ウェハ23の後ろ側から、方法50は、以下の工程を行うことを含む。
The production of the trap electrode is completed by a sequence of steps from the front surface of the
From the back side of the
最初に、後ろ側エッチングに必要な時間を減らすために、従来の機械的研磨工程によって、構造77におけるウェハ35の厚みを約750μmから約300μmに減らす(工程59)。研磨工程後、ウェハ23は、安全で好都合の操作のために、できる限り薄いことが好ましい。
Initially, to reduce the time required for backside etching, the thickness of wafer 35 in structure 77 is reduced from about 750 μm to about 300 μm by a conventional mechanical polishing process (step 59). After the polishing step, the
次に、深いエッチングによって、図12の構造77に示すように、Al下部端部キャップ電極を露出させる後ろ側の深いバイア108が形成される(工程60)。深いエッチングは、深いバイア108の底に残るSiウェハ23の部分とSi02層91の任意の部分を除去する。前側の位置合わせマークは、深いエッチングを制御する、フォトレジスト・マスク110をリソグラフィ的に作製するのに用いる接触マスクを位置合わせするための光学的基準を提供する。
Next, deep
深いエッチングを行うことは、フォトレジスト・マスク110をウェハ23の後ろ側に形成すること、次に、一連の交互の浅いプラズマ・エッチング、すなわち、2μm〜3μmの深さに対するエッチングおよび高分子化合物堆積を行うことを含む。一連のプラズマ・エッチング副工程および高分子化合物堆積副工程は、ほぼ垂直の側壁111を有する深いバイア108を作成する。プラズマ・エッチング副工程についての例示的な条件は、SF6およびArの反応性ガス混合物、100sccm未満のガス流量、10−5〜10−4barの圧力、およびプラズマを生成するための2.45GHzで300〜1200ワットのマイクロ波エネルギーである。高分子化合物堆積副工程は、部分的にエッチングされたバイア上に、過フッ化炭化水素のほぼ一様の皮膜、たとえばCHF3の層を作成する。それぞれの皮膜は、後続のプラズマ・エッチング副工程中の横エッチングを減らす。高分子化合物堆積副工程についての例示的な条件は、CHF3およびArのガス混合物、エッチング副工程と同様な流量、圧力、およびマイクロ波照射条件を含む。Siウェハにおけるこうした深いエッチングを行う方法は、先に組み込んだ'893号特許に記載されている。
Performing a deep etch includes forming a
次に、構造77の化学エッチングによって、出口ポート93およびトラップ用空洞97の両方から犠牲材料が除去される(工程61)。化学エッチングについての例示的な条件は、以下の処理、すなわち、約2.9トルで約10秒の間、構造77の前側をXeF2にさらし、次に、得られたガスを排出することを、約50〜100回繰り返すことを伴う。
Next, sacrificial material is removed from both
先の工程59〜61は、トラップ用空洞97および出口ポート93から犠牲材料を取り除き、保護Si層106を除去する。
In the
ある実施形態においては、化学エッチングは、構造77の後ろ側からまたは両側から進められ、それによってまた、入口ポート104から保護Si層106が取り除かれる。後ろ側の化学エッチングがトラップ用空洞97および出口ポート93をきれいにする実施形態において、保護Si層106を除去するために、別の前側のエッチングが行われ、それによって、入口ポート104から材料が取り除かれ、図13に示すようにイオントラップのアレイ用の最終のモノリシック構造22’が作成される。
In some embodiments, chemical etching proceeds from the back side or from both sides of the structure 77, thereby also removing the
構造22’の種々の実施形態において、個々のイオントラップは、並列トラップ動作または別々のトラップ動作のいずれかを可能にする電気接点を有する。別々に動作可能なイオントラップを有する実施形態において、前側工程のッシーケンスはまた、異なるイオントラップについて、電極のセット間の横絶縁障壁を作成する。障壁は、たとえば、個々のイオントラップを取り囲む、Al層102、95、90を貫通するトレンチであってよい。Al層102、95、90からトラップの電極を形成するエッチングは、対応するフォトレジスト・マスクが適切な特徴部を有する場合、こうしたトレンチを作成するであろう。 In various embodiments of structure 22 ', the individual ion traps have electrical contacts that allow either a parallel trap operation or separate trap operations. In embodiments having separately operable ion traps, the front-end process sequence also creates a lateral isolation barrier between sets of electrodes for different ion traps. The barrier may be, for example, a trench that penetrates the Al layers 102, 95, 90 surrounding the individual ion traps. Etching to form trap electrodes from the Al layers 102, 95, 90 will create such trenches if the corresponding photoresist mask has the appropriate features.
方法50を行っている間、好ましくは、Siウェハ23および構造71〜77、22’は、特に指定しない限り、約200℃未満の温度に維持される。これらの低い処理温度は、薄層構造21と下地Si基材23の間の格子不整合によって生ずる曲げ応力を減ずる傾向がある。こうした応力は、処理工程51〜61が高温で進められる場合、Siウェハ23の相当な(measurabe)撓みを生ずる場合がある。
While performing
図13のモノリシック構造22’を作製する別の例示的な方法は、異なる材料で置き換えることによって図5の方法50を変更することを含む。置き換えは、導電層90、95、102についてはドープしたポリシリコンを用いること、工程54の犠牲材料についてはSiO2またはスピンオン硬化可能な高分子化合物を用いることを伴う。こうした置き換えの場合、前側工程のシーケンスは、以下の変更を必要とする。層90、95、102の導電材料についての堆積は、1019以上のドーパント原子/cm3を有するポリシリコンのドープしたn型またはp型についてのプラズマ強化CVD堆積を行うことを伴う。ドープしたポリシリコン層90、95、102の導電材料において特徴部を形成するドライ・エッチングは、ポリシリコンを選択的に除去するようになされている従来のRIEプラズマ・エッチングを行うことを伴う。図9の中間構造74の上部面101を平坦化するCMPは、SiO2または犠牲材料の硬化した高分子化合物を選択的に除去する化学研磨薬品を使用する。犠牲材料を除去する後ろ側化学エッチングは、化学薬品、および、適切であればSiO2またはスピンオン硬化可能な高分子化合物を除去するようになされた条件(たとえば、HFのウェット・エッチングはSiO2犠牲材料に適している)を使用する。
Another exemplary method of making the
他の実施形態において、薄層構造21およびトラップ用空洞は、他のサイズを有するが、前記空洞の高さ対直径比は、トラップ用電界への8極の寄与の大きさを減らすために先に述べた範囲にあるのが好ましい。
本発明の他の実施形態は、本明細書、図面、および本出願書類の特許請求項に照らして当業者に明らかになるであろう。
In other embodiments, the
Other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art in light of the specification, drawings, and claims of the present application document.
Claims (10)
前記前面を覆って形成された、導電層および絶縁層の交互の(alternating conductive and dielectric)シーケンスであって、シーケンスは、上部および中央導電層を含み、前記中央導電層は前記上部導電層より前記ウェハに近い、導電層および絶縁層の交互のシーケンスと、
下部導電層とを備える装置であって、
前記中央導電層は、前記中央導電層の幅を横断するほぼ直立の円筒空洞を有し、前記上部および下部導電層は、前記空洞の第1および第2端部を覆い、
前記上部導電層は、前記空洞に対する第1のアクセス・ポートを形成する穴を含み、
前記ウェハは、前記ウェハの幅を貫通するバイアであって、バイアは前記ウェハの背面を介した前記空洞へのアクセスを可能にする、バイアを含み、前記ウェハは前記層のシーケンスよりも大幅に厚みが厚い装置。 A semiconductor or insulator wafer having a front surface and a back surface;
An alternating conductive and dielectric sequence of conductive and insulating layers formed over the front surface, the sequence including an upper and a central conductive layer, the central conductive layer being more than the upper conductive layer Alternating sequence of conductive and insulating layers close to the wafer;
A device comprising a lower conductive layer,
The central conductive layer has a generally upright cylindrical cavity across the width of the central conductive layer; the upper and lower conductive layers cover the first and second ends of the cavity;
The upper conductive layer includes a hole forming a first access port to the cavity;
The wafer includes a via that penetrates the width of the wafer, the via including a via that allows access to the cavity through the back surface of the wafer, the wafer being significantly more than the sequence of layers. Thick device.
前記上部導電層を貫通する第2穴は、前記第2空洞に対する第1アクセス・ポートを形成し、
前記ウェハの幅を貫通するバイアは前記ウェハの背面を介して前記第2空洞へのアクセスを可能にする請求項1に記載の装置。 The central conductive layer includes a second cylindrical cavity that crosses the width of the central conductive layer, the upper conductive layer that covers a first end of the second cavity, and the lower that covers a second end of the two cavities. A conductive layer,
A second hole extending through the upper conductive layer forms a first access port for the second cavity;
The apparatus of claim 1, wherein vias that penetrate the width of the wafer allow access to the second cavity through the backside of the wafer.
絶縁体または半導体ウェハの平坦前面上に導電層および絶縁層の交互のシーケンスを形成すること、
前記シーケンスの1つの導電層を貫通する直立の円筒空洞をエッチングすることであって、それによって、イオントラップの中央電極を作成する、エッチングすること、
前記中央電極を覆って別の導電層を形成すること、
前記空洞の第1端部キャップ電極を作成するように前記別の導電層を貫通する穴をエッチングすることであって、前記穴は前記空洞へのアクセス・ポートを形成する、穴をエッチングすること、および、
前記空洞用の第2端部キャップ電極へのアクセスを可能にするバイアを作成するように、前記ウェハの背面を通してエッチングすることであって、前記第2端部キャップ電極は、前記シーケンスの別の導電層および前記ウェハの導電領域のうちの1つを含む方法。 A method of making an ion trap,
Forming an alternating sequence of conductive and insulating layers on a flat front surface of an insulator or semiconductor wafer;
Etching an upright cylindrical cavity through one conductive layer of the sequence, thereby creating a central electrode of an ion trap;
Forming another conductive layer over the central electrode;
Etching a hole through the another conductive layer to create a first end cap electrode of the cavity, the hole forming an access port to the cavity, etching the hole ,and,
Etching through the backside of the wafer to create a via that allows access to the second end cap electrode for the cavity, wherein the second end cap electrode is another in the sequence A method comprising one of a conductive layer and a conductive region of the wafer.
別の導電層の前記形成を行った後に、前記空洞から前記犠牲材料をエッチングすることをさらに含む請求項6に記載の方法。 Depositing a sacrificial material to fill the cavity and creating a flat top surface over the end of the cavity before performing the formation of another conductive layer; and
The method of claim 6, further comprising etching the sacrificial material from the cavity after performing the formation of another conductive layer.
前記ウェハの表面を覆って前記シーケンスの別の導電層を形成すること、
前記シーケンスの別の導電層上に1つの絶縁層を形成すること、
その後、前記1つの絶縁層上に前記シーケンスの前記一方の導電層を形成することをさらに含む請求項9に記載の方法。
Forming a sequence
Forming another conductive layer of the sequence over the surface of the wafer;
Forming one insulating layer on another conductive layer of the sequence;
10. The method of claim 9, further comprising subsequently forming the one conductive layer of the sequence on the one insulating layer.
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US10/656,432 US7081623B2 (en) | 2003-09-05 | 2003-09-05 | Wafer-based ion traps |
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---|---|
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JP (1) | JP4700307B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1729539A1 (en) | 2005-05-31 | 2006-12-06 | Pioneer Corporation | Speaker |
WO2015056872A1 (en) * | 2013-10-14 | 2015-04-23 | 에스케이텔레콤 주식회사 | Ion trap apparatus and method for manufacturing same |
JP2016517138A (en) * | 2013-03-15 | 2016-06-09 | ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒルThe University Of North Carolina At Chapel Hill | Compact charged particle trap with an elongated trapping region for mass spectrometry |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003297655B2 (en) * | 2002-12-02 | 2007-09-20 | Griffin Analytical Technologies, Inc. | Processes for designing mass separators and ion traps, methods for producing mass separators and ion traps. mass spectrometers, ion traps, and methods for analysing samples |
US7460225B2 (en) * | 2004-03-05 | 2008-12-02 | Vassili Karanassios | Miniaturized source devices for optical and mass spectrometry |
US7154088B1 (en) * | 2004-09-16 | 2006-12-26 | Sandia Corporation | Microfabricated ion trap array |
US7012250B1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-03-14 | Lucent Technologies Inc. | Wafer supported, out-of-plane ion trap devices |
TWI404924B (en) * | 2005-08-26 | 2013-08-11 | Semiconductor Energy Lab | Particle detection sensor, method for manufacturing particle detection sensor, and method for detecting particle using particle detection sensor |
WO2007052273A2 (en) * | 2005-11-02 | 2007-05-10 | Ben Gurion University Of The Negev Research And Development Authority | Novel material and process for integrated ion chip |
FR2897196B1 (en) * | 2006-02-08 | 2008-07-18 | Commissariat Energie Atomique | METHOD FOR LOW TEMPERATURE SEALING OF A VACUUM CAVITY OR IN A CONTROLLED ATMOSPHERE |
US20080017794A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Zyvex Corporation | Coaxial ring ion trap |
US7928375B1 (en) * | 2007-10-24 | 2011-04-19 | Sandia Corporation | Microfabricated linear Paul-Straubel ion trap |
US8502159B2 (en) | 2010-04-29 | 2013-08-06 | Battelle Energy Alliance, Llc | Apparatuses and methods for generating electric fields |
US20110266436A1 (en) * | 2010-04-29 | 2011-11-03 | Battelle Energy Alliance, Llc | Apparatuses and methods for forming electromagnetic fields |
US8237105B1 (en) | 2011-02-03 | 2012-08-07 | Northrop Grumman Guidance & Electronics Company, Inc. | Magneto-optical trap for cold atom beam source |
CN102810441B (en) * | 2011-06-01 | 2016-07-06 | 岛津分析技术研发(上海)有限公司 | The preparation method of ion optics |
US9543136B2 (en) * | 2013-05-13 | 2017-01-10 | Thermo Finnigan Llc | Ion optics components and method of making the same |
EP2913839A1 (en) | 2014-02-28 | 2015-09-02 | Universität Innsbruck | Cryogenic silicon-based surface-electrode trap and method of manufacturing such a trap |
KR20160053115A (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-13 | 에스케이텔레콤 주식회사 | Apparatus for Trapping Ion Using Sacrificial Layer and Method for Fabricating the Same |
KR101725793B1 (en) | 2014-10-30 | 2017-04-12 | 에스케이 텔레콤주식회사 | MEMS-based Ion Trap Apparatus for Using Laser Penetrating Chip Structure and Method for Fabricating the Same |
KR101725788B1 (en) * | 2014-10-31 | 2017-04-12 | 에스케이 텔레콤주식회사 | Apparatus for Trapping Ion without Exposure of Dielectric Layer and Method for Fabricating the Same |
US10242857B2 (en) | 2017-08-31 | 2019-03-26 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Ion traps with Y-directional ion manipulation for mass spectrometry and related mass spectrometry systems and methods |
WO2019078377A1 (en) * | 2017-10-18 | 2019-04-25 | 아이디 퀀티크 에스.에이. | Ion trap electrode forming method, and device using same |
US11467330B1 (en) | 2018-10-23 | 2022-10-11 | Government Of The United States As Represented By The Secretary Of The Air Force | One beam mirror magneto-optical trap chamber |
US10984976B1 (en) * | 2019-09-04 | 2021-04-20 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Microfabricated ion trap chip with an integrated microwave antenna |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6337552A (en) * | 1986-07-31 | 1988-02-18 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Electrode for quadrupole mass spectrometer |
JPH11503557A (en) * | 1995-04-04 | 1999-03-26 | ザ ユニバーシティ オブ リバプール | Quadrupole mass spectrometer |
JP2001522514A (en) * | 1997-04-25 | 2001-11-13 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | Microdevices for generating multipole fields, especially for separating, deflecting or focusing charged particles |
JP2003510760A (en) * | 1999-09-20 | 2003-03-18 | ユーティー−バッテル,エルエルシー | Microscale ion trap mass spectrometer |
US20030089846A1 (en) * | 2000-05-25 | 2003-05-15 | Cooks Robert G. | Ion trap array mass spectrometer |
JP2005505100A (en) * | 2001-06-25 | 2005-02-17 | イオンフィニティ エルエルシー | Field ionization device and its application |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT528250A (en) * | 1953-12-24 | |||
US5166100A (en) * | 1990-12-06 | 1992-11-24 | Gossard Arthur C | Methods of making nanometer period optical gratings |
US5248883A (en) * | 1991-05-30 | 1993-09-28 | International Business Machines Corporation | Ion traps of mono- or multi-planar geometry and planar ion trap devices |
DE4241045C1 (en) * | 1992-12-05 | 1994-05-26 | Bosch Gmbh Robert | Process for anisotropic etching of silicon |
US5793091A (en) * | 1996-12-13 | 1998-08-11 | International Business Machines Corporation | Parallel architecture for quantum computers using ion trap arrays |
US6157031A (en) * | 1997-09-17 | 2000-12-05 | California Institute Of Technology | Quadropole mass analyzer with linear ion trap |
US6459080B1 (en) * | 1998-06-12 | 2002-10-01 | Agilent Technologies, Inc. | Miniaturized device for separating the constituents of a sample and delivering the constituents of the separated sample to a mass spectrometer |
DE69912444T3 (en) | 1998-08-25 | 2010-05-06 | University Of Washington, Seattle | FAST QUANTITATIVE ANALYSIS OF PROTEINS OR PROTEIN FUNCTIONS IN COMPLEX MIXTURES |
-
2003
- 2003-09-05 US US10/656,432 patent/US7081623B2/en active Active
-
2004
- 2004-09-03 JP JP2004256373A patent/JP4700307B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6337552A (en) * | 1986-07-31 | 1988-02-18 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Electrode for quadrupole mass spectrometer |
JPH11503557A (en) * | 1995-04-04 | 1999-03-26 | ザ ユニバーシティ オブ リバプール | Quadrupole mass spectrometer |
JP2001522514A (en) * | 1997-04-25 | 2001-11-13 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | Microdevices for generating multipole fields, especially for separating, deflecting or focusing charged particles |
JP2003510760A (en) * | 1999-09-20 | 2003-03-18 | ユーティー−バッテル,エルエルシー | Microscale ion trap mass spectrometer |
US20030089846A1 (en) * | 2000-05-25 | 2003-05-15 | Cooks Robert G. | Ion trap array mass spectrometer |
JP2005505100A (en) * | 2001-06-25 | 2005-02-17 | イオンフィニティ エルエルシー | Field ionization device and its application |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1729539A1 (en) | 2005-05-31 | 2006-12-06 | Pioneer Corporation | Speaker |
JP2016517138A (en) * | 2013-03-15 | 2016-06-09 | ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒルThe University Of North Carolina At Chapel Hill | Compact charged particle trap with an elongated trapping region for mass spectrometry |
JP2019145520A (en) * | 2013-03-15 | 2019-08-29 | ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒルThe University Of North Carolina At Chapel Hill | Miniature charged particle trap with elongated trapping region for mass spectrometry |
JP2021168301A (en) * | 2013-03-15 | 2021-10-21 | ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒルThe University Of North Carolina At Chapel Hill | Miniature charged particle trap with elongated trapping region for mass spectrometry |
JP7194071B2 (en) | 2013-03-15 | 2022-12-21 | ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒル | Small charged particle trap with elongated trapping region for mass spectrometry |
JP7301095B2 (en) | 2013-03-15 | 2023-06-30 | ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒル | Small charged particle trap with elongated trapping region for mass spectrometry |
WO2015056872A1 (en) * | 2013-10-14 | 2015-04-23 | 에스케이텔레콤 주식회사 | Ion trap apparatus and method for manufacturing same |
US9548179B2 (en) | 2013-10-14 | 2017-01-17 | Sk Telecom Co., Ltd. | Ion trap apparatus and method for manufacturing same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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